Основные характеристики корпоративных компьютерных сетей

К корпоративным компьютерным сетям (Intranet), как и к иным видам компьютерных сетей, предъявляется ряд требований. Основное требование — выполнение сетью ее главной функции: обеспечение пользователям потенциальной вероятности доступа к разделяемым источникам всех компьютеров, объединенных в сеть. Решению этой главной задачи подчинены остальные требования: по производительности, надёжности, отказоустойчивости, безопасности, управляемости, совместимости, расширяемости, масштабируемости, прозрачности и поддержке разных видов трафика.

Производительность сети

Производительность сети — одно из основных свойств корпоративных сетей. Обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими элементами сети. Производительность сети измеряется с помощью показателей 2-х типов — временных, оценивающих задержку, вносимую сетью при выполнении обмена данными, и показателей пропускной способности, отражающих количество информации, переданной сетью в единицу времени. Эти два типа показателей являются взаимно обратными, и, зная один из них, можно вычислить иной.

Для оценки производительности сети применяют ее основные характеристики:

• · время реакции;
• · пропускная способность;
• · задержка передачи и вариация задержки передачи данных.

В качестве временной характеристики продуктивности сети применяется такой показатель как время реакции. Термин «время реакции» может применяться в очень широком смысле, следовательно, во всяком определенном случае нужно уточнить, что воспринимается под этим термином. В общем случае, время реакции определяется, как промежуток времени между возникновением запроса пользователя к какому-нибудь сетевому сервису и получением результата на данный запрос как показано на рис. 2.1.

Очевидно, что смысл и значение этого показателя зависят от типа обслуживания, к которому обращается пользователь, от того, какой пользователь и к какому серверу обращается, а также от нынешнего состояния других элементов сети — загруженности секций, через которые проходит запрос, загруженности сервера и т. п.

Время реакции складывается из нескольких составляющих:

• · время подготовки запросов на клиентском компьютере;
• · время передачи запросов между заказчиком и сервером через сегменты сети и промежуточное коммуникационное оборудование;
• · время обработки запросов на сервере;
• · время передачи результатов от сервера заказчику;
• · время обработки получаемых от сервера результатов на клиентском компьютере.

Ниже приведены несколько примеров определения показателя «время реакции», иллюстрируемых рис. 2.2.

Рис. 2.2 Показатели продуктивности сети.

В первом примере под временем реакции понимается время, которое проходит с момента обращения пользователя к сервису FTP для передачи файла с сервера 1 на клиентский компьютер 1 до момента окончания этой передачи. Очевидно, что это время имеет несколько составляющих. Значительный вклад вносят такие составляющие времени реакции как: время обработки запросов на передачу файла на сервере, время обработки получаемых в пакетах IP частей файла на клиентском компьютере, время передачи пакетов между сервером и клиентским компьютером по протоколу Ethernet в пределах одного коаксиального сегмента.

Для более точной оценки производительности сети рационально вычленить из времени реакции составляющие, соответствующие этапам несетевой обработки данных — поиску требуемой информации на диске, записи ее на диск и т. п. Полученное в итоге таких сокращений время можно считать иным определением времени реакции сети на прикладном уровне.

Вариантами этого критерия могут служить времена реакции, измеренные при разных, но фиксированных состояниях сети:

• 1. Полностью ненагруженная сеть. Время реакции измеряется в условиях, когда к серверу 1 обращается только клиент 1, то есть на сегменте сети, объединяющем сервер 1 с клиентом 1, нет никакой иной активности — на нем присутствуют только кадры сессии FTP, производительность которой измеряется. В иных сегментах сети трафик может циркулировать, главное — чтобы его кадры не попадали в раздел, в котором проводятся измерения. Потому что ненагруженный раздел в реальной сети — явление экзотическое, то данный вариант показателя эффективности имеет ограниченную применимость — его отменные значения говорят только о том, что программное обеспечение и аппаратура данных 2-х узлов и сегмента владеют нужной эффективностью для работы в облегченных условиях.
• 2. Нагруженная сеть. Это наиболее увлекательный случай проверки эффективности обслуживания FTP для определенных сервера и клиента. Впрочем, при измерении критерия продуктивности в условиях, когда в сети работают и другие узлы и сервисы, появляются свои трудности — в сети может существовать слишком крупное число вариантов нагрузки, следственно при определении критериев такого сорта — проведение измерений при некоторых типовых условиях работы сети. Так как трафик в сети носит пульсирующий характер, и характеристики трафика значительно изменяются в зависимости от времени дня и дня недели, то определение типовой нагрузки — процедура трудная, требующая долгих измерений на сети. Если же сеть только разрабатывается, то вычисление типовой нагрузки усложняется.

Во втором примере критерием продуктивности сети является время задержки между передачей кадра Ethernet в сеть сетевым адаптером клиентского компьютера 1 и поступлением его на сетевой адаптер сервера 3. Данный критерий также относится к критериям типа «время реакции», но соответствует сервису нижнего — канального уровня. Потому что протокол Ethernet — протокол дейтаграммного типа, то есть без установления соединений, для которого определение «ответ» не определено, то под временем реакции в данном случае воспринимается время прохождения кадра от узла-источника до узла-получателя. Задержка передачи кадра включает в этом случае время распространения кадра по начальному сегменту, время передачи кадра коммутатором из раздела, А в раздел В, время передачи кадра маршрутизатором из раздела В в раздел С и время передачи кадра из раздела С в раздел D повторителем. Критерии, относящиеся к нижнему уровню сети, отлично характеризуют качества транспортного обслуживания сети и являются более информативными для сетевых интеграторов, потому что не содержат избыточную для них информацию о работе протоколов верхних уровней.

При оценке продуктивности сети не по отношению к отдельным парам узлов, а к каждом узлу в совокупности применяются критерии 2-х типов: средне-взвешенные и пороговые.

Средно-взвешенный критерий представляет собой сумму времен реакции всех либо некоторых узлов при взаимодействии со всеми либо некоторыми серверами сети по определенному сервису, то есть сумму вида:

(?i?jTij)/(nxm),.

где T ij — время реакции i — гоклиента при обращении к j — му серверу, n — число клиентов, m — число серверов. Если усреднение производится и по сервисам, то в приведенном выражении добавится еще одно суммирование — по числу рассматриваемых сервисов. Оптимизация сети по данному критерию заключается в нахождении значений параметров, при которых критерий имеет минимальное значение либо, по крайней мере не превышает некоторое заданное число.

Пороговый критерий отражает наихудшее время реакции по каждому допустимому сочетанию клиентов, серверов и сервисов:

maxijkTijk,.

где i и j имеют тот же смысл, что и в первом случае, а k обозначает тип сервиса. Оптимизация также может выполняться с целью минимизации критерия, либо же с целью достижения им некоторой заданной величины, признаваемой разумной с практической точки зрения.